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硬X射线光电子发射结合X射线全反射的深度分辨电子结构测量：极性GaN表面能带弯曲的直接探测

DOI：10.7567/APEX.11.105701 期刊：Applied Physics Express 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 我们利用硬X射线光电子能谱（HAXPES）结合X射线全反射（TR）技术，开发了高通量深度分辨的电子结构测量方法。通过调控全反射条件附近X射线衰减长度的陡变，我们将HAXPES中光电子的有效非弹性平均自由程从>2纳米调控至>12纳米。应用该方法探测n型极性GaN的表面能带弯曲时，发现Ga极性面与N极性面呈现不同的能带弯曲行为。该结果与极性GaN表面附近的污染物及晶体质量相关。
作者： Shigenori Ueda
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用硬X射线光电子能谱（HAXPES）结合X射线全反射（TR）技术，开发高通量深度分辨的电子结构测量方法，并将该技术应用于探测n型极性GaN的表面能带弯曲。

研究成果

该研究通过时间分辨硬X射线光电子能谱（TR-HAXPES）成功实现了对极性GaN材料约2至12纳米深度范围内的电子结构深度分辨测量。研究获取了n型Ga极性和N极性GaN表面的能带弯曲行为，显示出与表面污染和晶体质量相关的不同特性。该方法具有快速数据采集优势，且价带光谱形状受矩阵元效应的影响较小。

研究不足

该方法需要一个平整光滑的样品表面以测定X射线全反射临界角。氮化镓的表面状态强烈依赖于其表面质量，这使得通过表面敏感的光电子能谱（PES）难以确定近表面处的价带顶（VBM）和能带弯曲分布。

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